本发明提供一种基于组分合成和梯度投影的激光干涉相位解调方法，包括步骤：S1：干涉条纹振动矢量补偿步骤，通过两个视频流态中的条纹位移矢量计算，反向补偿振动矢量，实现干涉条纹偏移修正；S2：像元振动多组分合成抗振步骤，基于灰度匹配预处理和多组分合成算法对残余振动误差补偿，进而获得消除振动误差的干涉图像；S3：灰度投影相位解调步骤，通过梯度投影算法去除所述干涉图像背景光强，并通过反正切运算完成相位提取，实现待测元件波前相位信息重构。本发明的一种基于组分合成和梯度投影的激光干涉相位解调方法，能够在振动环境下，快速、准确的实现相位提取，实现光学元件面形轮廓检测。